MÔN: VI XỬ LÝ VÀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH potx

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA : ĐIỆN TỬ o0o BÀI TẬP LỚN MÔN: VI XỬ LÝ VÀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH Đề tài số: 4/19 STT Sinh viên thực hiện Lớp/Khóa Khoa 1 NGUYỄN VĂN CHUNG ĐIỆN TỬ2- K12 ĐIỆN TỬ 2 ĐỒNG VĂN TUẤN 3 NGUYỄN THỊ XOAN Giáo viên hướng dẫn : Th.S Dương Thị Hằng. LỚP ĐIỆN TỬ 2 K12 1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI LỜI NÓI ĐẦU Công nghệ Vi xử lý là một trong những thành tựu khoa học đánh dấu bước ngoặt trong lịch sử về sự phát triển của ngành khoa học – công nghệ. Nó đã đóng góp hàng loạt các ứng dụng và sản phẩm vào đời sống thực tiễn của con người, trên hầu hết tất cả các lĩnh vực. Đặc biệt trong nền công nghiệp hóa và hiện đại hóa của nước ta. Với những ưu điểm mà công nghệ Vi xử lý mang lại, chúng ta cần phải khai thác và phát triển nó rộng rãi hơn, để hiểu và sử dụng công nghệ này vào thực tiễn, nhóm em xin trình bày một vài ví dụ về lập trình cho xi xử lý và cách kết nối cơ bản của nó với các thiết bị ngoại vi. Một trong những thế hệ chíp thành công nhất của hãng phát triển Intel là bộ vi xử lý 16 bít được mang tên 8086. Nó đã mở đầu cho một thế hệ vi xử lý x86. 8086 có thể quản lý đươc 1MB bộ nhớ, với tốc đô xử lý lên tới 2,5 triệu lệnh trên một giây. Sau đây chúng em xin trình bày chi tiết các bước để mọi người có thể hiểu và lợi dụng những tính năng mà Vi xử lý 8086 mang lại. trong quá trình trình bày, có gì sai sót mong các thầy cô bỏ qua và góp ý để chúng em được hoàn thiện hơn trong những bài báo cáo lần sau. .Chúng em xin chân thành cảm ơn! LỚP ĐIỆN TỬ 2 K12 2 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Nhận xét và đóng góp ý kiến của giáo viên: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Chúng em xin chân thành cảm ơn! LỚP ĐIỆN TỬ 2 K12 3 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI PHỤ LỤC: BỘ CÔNG THƯƠNG 1 LỜI NÓI ĐẦU 2 PHỤ LỤC: 4 I.NỘI DUNG THỰC HIỆN 5 II.MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU 5 1.Mục đích 5 2.Yêu cầu 5 III.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6 1.Cấu trúc máy tính 6 a.Khái niệm 6 b.Các bộ phậncủa cấu trúc máy tính : 6 c.phần cứng và phần mền 7 2.Cấu tạo và chức năng của 806 7 a.Sơ đồ khối của 8086 7 b.Sơ đồ chân của 8086 11 c.Các hàm ngắt và tập lệnh của 8086 13 IV.CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI 16 1. Cấu tạo và chức năng của IC 8255A 16 2.Cấu tạo bộ giải mã 20 3. Cấu tạo và chức năng cửa IC 74LS138 21 V.MỘT SỐ VÍ DỤ 24 1.Bài tập 1 24 Code chương trình hiển thị ra hexa và nhị phân 24 2.Bài tập 2 27 3.Bài tập 3 29 a.Phân tích đề bài và cách chọn cách ghép nối 29 b.mạch ghép nối 30 d. Code chương trình 31 VI.KẾT LUẬN 32 LỚP ĐIỆN TỬ 2 K12 4 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI I. NỘI DUNG THỰC HIỆN 1. Viết chương trình thực hiện phép toán cộng dưới đây và hiển thị kết quả dưới dạng số nhị phân và dạng hexa. BX= 0 + 1 + 2 + + 255. 2. Xây dựng bộ nhớ RAM dung lượng 8KB từ các vi mạch nhớ RAM (1Kx4) 3. Thiết kế mạch ghép nối giữa bộ vi xử lý 8086 và 8255 với các địa chỉ của cổng PA, PB, PC, thanh ghi điều khiển lần lượt là 19h, 1Bh, 1Dh, 1Eh. Ghép nối LED MATRIX(8x8) với cổng PA và PB, Viết chương trình điều khiển LED sáng chữ A chạy từ phải sang trái. II. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU 1. Mục đích - Giới thiệu rõ hơn về cách ghép nối giữa vi xử lý 8086 với các thiết bị ngoại vi và bộ nhớ ngoài. - Hiểu được cách chọn địa chỉ và ghép nối bộ nhớ từ các vi mạch nhớ khác nhau. - Hiểu được cách giải mã địa chỉ và chọn bit để kết nối với 8255. - Hiểu thêm về cách quét LED 7 thanh - Hiểu thêm và hoạt đổng của các IC giải mã 2. Yêu cầu - Câu 1: lâp trình bằng ngôn ngữ ASM – hợp ngữ, ngắn gọn, dễ hiểu hiển thị các thông báo khi chạy chương trình. - Câu 2: đây là phần thiết kế bộ nhớ, vẽ bằng phần mềm Proteus - Câu 3: phần lập trình viết bằng hợp ngữ, mạch được mô phỏng bằng phần mêm Protues, mạch trình bày gòn gàng, hoạt động đúng yêu cầu đề bài. LỚP ĐIỆN TỬ 2 K12 5 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI III. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. Cấu trúc máy tính a. Khái niệm Vi xử lý là một thành phần không thể thiếu của máy tính, ngoài ra để tạo ra một hệ hoàn chỉnh phải cần có các bộ phận khác như bôn nhớ, thiết bị vào/ra như bàn phím, màn hình b. Các bộ phậncủa cấu trúc máy tính : • Bộ vi xử lý (CPU- Central Processin Unit) Đóng vai trò như một bộ não của máy tính. Đây là một vi mạch số với mức độ tích hợp cực lớn, bên trong nó bao gồm nhiều khối chức năng khác nhau như đơn vị số nguyên để thao tác tính toán với các số nguyên, Các thông số quan trọng của một bộ vi xử lý : + Tần số làm việc + Độ rộng bus dữ liệu m + Độ rộng bus địa chỉ n LỚP ĐIỆN TỬ 2 K12 6 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI • Bộ nhớ Bộ nhớ được chia thành RAM và ROM: + RAM (Random Access Memory): là bộ nhớ có thể ghi/đọc, có nghĩa là ta có thể đọc thông tin từ bộ nhớ, xóa thông tin cũ trong bộ nhớ hoặc ghi thông tin mới vào bộ nhớ; nội dung thông tin trong RAM sẽ bị mất đi khi bị mất nguồn. + ROM (Read Only Memory) :dùng để chứa các chương trình điều khiển hệ thống như chương trình để kiểm tra các thiết bị mỗi khi bật nguồn, chương trình khởi động máy… Nội dung bên trong ROM không bị mất đi khi bị mất nguồn. • Mạch ghép nối vào/ra Mạch ghép nối vao/ra có nhiệm vụ tạo ra khả năng giao tiếp giữa hệ vi xử lý với thế giới bên ngoài. Bao gồm các thiết bị như : thiết bị vào (bàn phím, chuột, máy quét….).thiết bị ra(màn hình, máy in, … ) • Bus hệ thống Gồm có: + Bus điều khiển:là các đương dây mang các tín hiệu điều khiển hoạt động hoặc phản ánh trạng thái của các khối như /RD, /WR, /INT… + Bus dữ liệu là các đường dây mang số liệu mà vi xử lý đang trao đổi với thiết bị nhớ hoặc thiết bị ra/vào. + Bus địa chỉ : mang thông tin về địa chỉ của ô nhowshay một thiết bị vào/ra. c. phần cứng và phần mền • Phần cứng Phần cứng (hardware) là thuật ngữ dùng để chỉ toàn bộ những thiết bị cơ khí, điện tử tạo nên máy tính như các ổ đĩa, màn hình,… • Phần mền Phần mền (software) là thuật ngữ dùng để chỉcác chương trình máy tính, nó được thực thi trên phần cứng bằng cách điều khiển sự hoạt động của phần cứng. Các phần mền được chia thành các loại sau: Hệ điều hành như DOS, Windows,…. Trình tiện ích như NC, NU, BKAV,… Chương trình ứng dụng như MS Word, Protel,…… Ngôn ngữ lập trình pascal, C, C++, Java,…. 2. Cấu tạo và chức năng của 806 a. Sơ đồ khối của 8086 - Bên trong bộ vi xử lý 8086 bao gồm 2 khối chính: LỚP ĐIỆN TỬ 2 K12 7 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI + Khối thực hiện lệnh (EU- Execution Unit) là nơi giả mã và thi hành các lệnh + giao tiếp bus (BIU- Bus Interface Unit) có nhiệm vụ đẩm bảo việc trao đổi thông tin giữa 8086 với các linh kiện bên ngoài - Sau đây chúng ta sẽ tìm hiều cấu tạo bên trong của từng khối. • Khối thực hiện lệnh (EU) Khối thực hiện lệnh (EU- Execution Unit) là nơi giả mã và thi hành các lệnh. EU bao gồm: - Bộ xử lý số học và logic(ALU - Arithmatic Logiccal Unit) là nơi thưc hiện các lệnh số học và lệnh logic. - Các thanh ghi đa năng: Có chứa 4 thanh ghi đa năng 16 bit, mỗi thanh ghi có thể chứa bất kì các loại dữ liệu, tuy nhiên một số công việc, các thanh ghi này lại có chức năng đặc biệt của riêng nó mà các thanh ghi khác không thực hiện được. + Thanh ghi AX: đây là thanh ghi chứa, kết quả của các thao tác thường được chứa ở đây. Nếu kết quả là 8 bit thì thanh ghi AL sẽ được sử dụng + Thanh ghi BX: đây là thanh ghi cơ sở, thương được chứa địa chỉ cơ sở của một bảng khi sử dụng lệnh XLAT. + Thanh ghi CX: đây là thanh ghi đếm, nó thường được chứa số lần lặp lại trong trường hợp dùng lênh LÔP, còn CL thì thường được chứa số lần quay hay dịch bít của các thanh ghi. + Thanh ghi DX: đây là thanh ghi dữ liệu, nó thường được sử dụng cùng với thanh ghi AX để thực hiện các phép nhân hay chia của các số 16 bit. DX còn được sử dụng để chứa địa chỉ các cổng trong các lệnh vào/ra dữ liệu trực tiếp. - Thanh ghi cờ F là một đoạn ghi đặc biệt gọi là đoạn ghi cờ hay đoạn ghi trạng thái. Mỗi bit của đoạn ghi này được dùng để phản ánh một trạng thái nhất định của kết LỚP ĐIỆN TỬ 2 K12 8 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI quả phép toán do ALU thực hiện hoặc một trạng thái hoạt động của CPU. Đoạn ghi cờ có 16 bit nhưng chỉ dùng hết 9 bit làm bit cờ. Các bit cờ chia thành hai loại: * Các cờ trạng thái: có 6 cờ trạng thái là C, P, A, Z, S và O. Các cờ trạng thái này được thiết lập bằng 1 hoặc xóa bằng 0 sau hầu hết các lệnh toán học và logic. + C (Carry): cờ nhớ; + P (Parity): cờ chẵn lẻ; + A (Auxiliary): cờ nhớ phụ; + Z (Zero): cờ rỗng, + S (Sign): cờ dấu; + O (Overflow): cờ tràn, * Các cờ điều khiển: có 3 cờ T, I, D. Các cờ này được thiết lập bằng 1 hoặc xóa bằng 0 thông qua các lệnh để điều khiển chế độ làm việc của bộ vi xử lý. + T (Trap): cờ bẫy, + I (Interrupt): cờ ngắt; + D (Direction): cờ hướng - Có 3 đoạn ghi con trỏ (IP, BP, SP) và 2 đoạn ghi chỉ số (SI, DI). Các đoạn ghi này ngầm định được sử dụng làm các đoạn ghi lệch cho các đoạn tương ứng: + IP (Instruction Pointer), BP (Base Pointer ), SP (Stack Ponter), SI (Source Index): DI (Destinaton Index). Bảng tóm tắt sự kết hợp ngầm định giữa đoạn ghi đoạn và đoạn ghi lệch: Đoạn ghi đoạn Đoạn ghi lệch Địa chỉ CS IP Địa chỉ lệnh sắp thực hiện DS BX, DI, SI Địa chỉ trong đoạn dữ liệu SS SP hoặc BP Địa chỉ trong đoạn ngăn xếp ES DI Địa chỉ chuỗi đích - Khối điều khiển (CU- Control unit). Có nhiệm vụ tạo ra các tín hiệu điều khiển các bộ phận bên trong và bên ngoài CPU. LỚP ĐIỆN TỬ 2 K12 9 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI • Khối giao tiếp bus (BIU) Khối giao tiếp bus (BIU- Bus Interface Unit) có nhiệm vụ đẩm bảo việc trao đổi thông tin giữa 8086 với các linh kiện bên ngoài. BIU gồm : - Một bộ cộng để tạo địa chỉ vật lý 20 bit từ các thanh ghi 16 bit. - Bốn thanh ghi đoạn 16 bit gồm CS, DS, SS và ES để giúp 8086 truy cập tới các đoạn trên bộ nhớ. + Thanh ghi đoạn mã CS (Code Segment),. + Thanh ghi đoạn dữ liệu DS (Data Segment). + Thanh ghi đoạn dữ liệu phụ ES (Extra Segment). + Thanh ghi đoạn ngăn xếp SS (Stack Segment). . - Mạch logic điều khiển có nhiệm vụ đảm bảo giao tiếp giữa 8086 với thiết bị bên ngoài. - Hàng đợi lệnh có độ dài 6 byte là nơi chứa các mã lệnh đọc được nằm sẵn để chờ EU xử lý. LỚP ĐIỆN TỬ 2 K12 10 [...]... start VI KẾT LUẬN Nhìn chung, bộ vi xử lý 8086 là một bước tiến lớn của hãng sản xuất Intel trong nền lập trình vi xử lý, là bước mở đầu cho sự phát triển các thế hệ vi xử lý tiếp theo cùng với những tính năng mạnh mẽ, kết nối với các thiết bị ngoại dễ dàng cùng với tập lệnh hỗ trợ ngày càng lớn Vơi những gì chúng em đã thực hiện và mô phỏng bằng phần mêm chuyên dụng, chúng ta thấy được những gì mà bộ vi. .. A, B, C có thể vào hoặc ra tùy vào đoạn ghi điều khiển - Chế độ 1: chế độ này được gọi là chế độ vào/ra đột cửa hay ddooid thoại với các bit của cổng C Các cổng A, B, C được chia thành 2 nhóm: + Nhóm A gồm cổng A để trao đổi dữ liệu và cổng C cao để đồi thoại với và thiếu bị ngoài Vi Xử Lý + Nhóm B gồm cổng B để trao đổi dữ liệu và cổng C thấp để đồi thoại với Vi Xử Lý và thiếu bị ngoài LỚP ĐIỆN TỬ... Lệnh HLT (HaLT): đưa bộ vi xử lý vào trạng thai dừng để chờ ngắt ngoài Dạng lệnh: HLT + Lệnh LOCK: khóa bus trong môi trường có nhiều bộ vi xử lý + Lệnh NOP: không thực hiện một thao tác nào + Lệnh STI: IF được thiết lập 1 + Lệnh WAIT: Bộ vi xử lý ở trạng thái chờ cho đến khi ngắt ngoài + Lệnh PUSH: cất dữ liệu vào ngăn xếp, giảm SP đi 2 PUSH nguon; + Lệnh PUSHF: chuyển đoạn ghi cờ vào ngăn xếp PUSHF;... mạch nhớ , các vi mạch ghép nối vào ra - Chế độ tối đa (chế độ MAX) được thiết lập nếu điện áp ở chân số 33 ở mức 0V, là chế độ áp dụng cho hệ thống đa xử lý, đồng xử lý (8086 và bộ đồng xử lý toán học 8087) • Các chân mang thông tin địa chỉ -Vi xử lý 8086 có 20 đường địa chỉ từ A0 đến A19 tong đó 16 đường dây địa chỉ thấp từ A0 đến A15 được ghép kênh dữ liệu từ D0 đến D15 trên các chân từ AD0 đến AD15... mã địa chỉ đưa vào chân CS của 8255 và dành ra 2 bit để mã hóa cho các cổng của 8255, 2 chân này được nối vào chân A1, A0 của 8255 3 Cấu tạo và chức năng cửa IC 74LS138 sơ đồ cấu tạo bên trong và chức năng các chân của IC 74LS138 - Từ bảng các mức Logic hoạt động của IC 74LS138, ta thấy vai trò của các chân như sau: + chân G2A, G2B và G1: là các chân cho phép IC hoạt động, 2 chân G2A và G2B tích cực... 8086 Vi xử lý 8086 được thiết kế để hoạt động một trong hai chế độ, tùy thuộc vào mức điện áp đặt ở chân số 33 (chân MN/MX): - Chế độ tối thiểu (chế độ MIN) đươc thiết lập nếu điện áp ở chân số 33 ở mức 5V là chế độ tong hệ thống chỉ có 8086 và các vi mạch nhớ , các vi mạch ghép nối vào ra - Chế độ tối đa (chế độ MAX) được thiết lập nếu điện áp ở chân số 33 ở mức 0V, là chế độ áp dụng cho hệ thống đa xử. .. phỏng bằng phần mêm chuyên dụng, chúng ta thấy được những gì mà bộ vi xử lý có thể làm được và những gì mà bộ vi xử lý 8086 vẫn chưa thể giải quyết được như: mạch kết nối cồng kềnh, chi phí lắp đặt cao, tốc độ xử lý còn thấp LỚP ĐIỆN TỬ 2 K12 32 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Vơi những gì mà nhóm em được tiếp thu và học tập, nhóm em đã hoàn thành bài tập lớn thành công Tuy nhiên trong... NỘI 3 Bài tập 3 Thiết kế mạch ghép nối giữa bộ vi xử lý 8086 và 8255 với các địa chỉ của cổng PA, PB, PC, thanh ghi điều khiển lần lượt là 19h, 1Bh, 1Dh, 1Eh Ghép nối LED MATRIX(8x8) với cổng PA và PB, Vi t chương trình điều khiển LED sáng chữ A chạy từ phải sang trái a Phân tích đề bài và cách chọn cách ghép nối - Theo giả thiết, chúng ta sẽ ghép nối 8086 và 8255 với địa chỉ cổng cổng PA, PB, PC, thanh... các tín hiệu tương ứng của Vi xử lý để trao đổi dữ liệu vào/ra do chip 8086 xử lý - Chân 35: là chân Reset - khởi tạo trạng thái ban đầu của IC 8255 Nếu đặt mức này lên mức 1 thì IC bị RESET lại từ đầu để mạch có thể chạy được, chúng ta phải đặt chân này về mức 0V – GND LỚP ĐIỆN TỬ 2 K12 17 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - Chân 6: chân /CS - Tín hiệu chọn vi mạch Đây là tín hiệu tích... biến, các hằng ở đây code ;khai bao doan ma Main proc ;các lệnh chương trình chính Main endp ;các hàm và thủ tục End main IV CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI 1 Cấu tạo và chức năng của IC 8255A Sơ đồ chân và chức năng của mỗi chân LỚP ĐIỆN TỬ 2 K12 16 BỘ CÔNG THƯƠNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Trên thị trường và nghiên cứu chúng ta chỉ nghiên cứu loại đóng gói dạng DIP 40 chân của IC 8255A: - Các chân 14, . ĐÍCH VÀ YÊU CẦU 5 1.Mục đích 5 2.Yêu cầu 5 III.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6 1 .Cấu trúc máy tính 6 a.Khái niệm 6 b.Các bộ phậncủa cấu trúc máy tính : 6 c.phần cứng và. NGHIỆP HÀ NỘI KHOA : ĐIỆN TỬ o0o BÀI TẬP LỚN MÔN: VI XỬ LÝ VÀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH Đề tài số: 4/19 STT Sinh vi n thực hiện Lớp/Khóa Khoa 1 NGUYỄN VĂN CHUNG ĐIỆN